(57)【要約】【課題】惰行状態からの起動の応答性を高め、コストを低減したモータ制御装置を提供することにある。【解決手段】鉄道車両１０は、永久磁石同期電動機３と、永久磁石同期電動機３を駆動するためのインバータ１と、車両速度ＶＴｃａｒを検出する車両速度センサ９とを備え、車両速度ＶＴｃａｒに基づいて初期回転速度ωｅｓｔ０を推定し、初期回転速度ωｅｓｔ０を初期値として、角速度ωｅｓｔを推定し、角速度ωｅｓｔに基づいて、回転位相角θｅｓｔを推定し、回転位相角θｅｓｔに基づいて、インバータ１を制御する。【選択図】      図１
2013183532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行させるための同期モータと、
前記同期モータを駆動するための電力変換をする電力変換手段と、
前記同期モータに電圧センサを設けずに前記同期モータの回転速度に関連する回転速度関連情報を取得する回転速度関連情報取得手段と、
前記回転速度関連情報取得手段により取得された前記回転速度関連情報に基づいて、前記同期モータの初期回転速度を演算する初期回転速度演算手段と、
前記初期回転速度演算手段により演算された前記初期回転速度を初期値として、前記同期モータの回転速度を演算する回転速度演算手段と、
前記回転速度演算手段により演算された前記回転速度に基づいて、前記同期モータの回転位相角を演算する回転位相角演算手段と、
前記回転位相角演算手段により演算された前記回転位相角に基づいて、前記電力変換手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記回転速度関連情報は、前記車両の速度であること
を特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記同期モータと連結され、前記車両を走行させるためのエンジンと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
前記回転速度関連情報は、前記回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数であること
を特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
列車を走行させるための第１の同期モータと、
前記第１の同期モータを駆動するための電力変換をする電力変換手段と、
前記列車を走行させるための第２の同期モータの初期回転速度を取得する初期回転速度取得手段と、
前記初期回転速度取得手段により取得された前記初期回転速度を初期値として、前記第１の同期モータの回転速度を演算する回転速度演算手段と、
前記回転速度演算手段により演算された前記回転速度に基づいて、前記第１の同期モータの回転位相角を演算する回転位相角演算手段と、
前記回転位相角演算手段により演算された前記回転位相角に基づいて、前記電力変換手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記初期回転速度は、前記列車の速度に基づいて演算されたこと
を特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記初期回転速度は、前記第２の同期モータに印加される線間電圧に基づいて演算されたこと
を特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
車両を走行させるための同期モータを駆動するための電力変換をする電力変換装置を制御するモータ制御方法であって、
前記同期モータに電圧センサを設けずに前記同期モータの回転速度に関連する回転速度関連情報を取得し、
取得した前記回転速度関連情報に基づいて、前記同期モータの初期回転速度を演算し、
演算した前記初期回転速度を初期値として、前記同期モータの回転速度を演算し、
演算した前記回転速度に基づいて、回転位相角を演算し、
演算した前記回転位相角に基づいて、前記電力変換装置を制御すること
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項８】
列車を走行させるための第１の同期モータ及び第２の同期モータが前記列車に設けられ、前記第１の同期モータを駆動するための電力変換をする電力変換装置を制御するモータ制御方法であって、
前記第２の同期モータの初期回転速度を取得し、
取得した前記初期回転速度を初期値として、前記第１の同期モータの回転速度を演算し、
演算した前記回転速度に基づいて、前記第１の同期モータの回転位相角を演算し、
演算した前記回転位相角に基づいて、前記電力変換装置を制御すること
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期モータを制御するモータ制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同期モータの回転センサレス制御を用いたモータ制御装置において、惰行状態からインバータを再起動する方法が知られている。例えば、再起動する際に、電圧センサにより回転位相角又は速度を推定する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１７７５４号公報
【特許文献２】特開２００８−０１７６９０号公報
【特許文献３】特開平１１−０７５３９４号公報
【特許文献４】特開２００３−２５０２９３号公報
【特許文献５】特開２００１−３３９９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電圧センサを設けるとコストが増加する。また、電圧センサを用いずに、回転位相角を推定すると、回転位相角の推定に時間を要する。これにより、起動指令を与えてからの応答が遅くなる。
【０００５】
そこで、本発明の実施形態の目的は、惰行状態からの起動の応答性を高め、コストを低減したモータ制御装置及び、モータ制御方法を有する制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に従ったモータ制御装置は、車両を走行させるための同期モータと、前記同期モータを駆動するための電力変換をする電力変換手段と、前記同期モータに電圧センサを設けずに前記同期モータの回転速度に関連する回転速度関連情報を取得する回転速度関連情報取得手段と、前記回転速度関連情報取得手段により取得された前記回転速度関連情報に基づいて、前記同期モータの初期回転速度を演算する初期回転速度演算手段と、前記初期回転速度演算手段により演算された前記初期回転速度を初期値として、前記同期モータの回転速度を演算する回転速度演算手段と、前記回転速度演算手段により演算された前記回転速度に基づいて、前記同期モータの回転位相角を演算する回転位相角演算手段と、前記回転位相角演算手段により演算された前記回転位相角に基づいて、前記電力変換手段を制御する制御手段とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両に適用された制御装置の構成を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド自動車に適用された制御装置の構成を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る鉄道車両の構成を示す構成図。
【図４】第３の実施形態に係る鉄道車両に適用された第１の制御装置の構成を示す構成図。
【図５】第３の実施形態に係る鉄道車両に適用された第２の制御装置の構成を示す構成図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る鉄道車両の構成を示す構成図。
【図７】第４の実施形態に係る鉄道車両に適用された第１の制御装置の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鉄道車両１０に適用された制御装置２の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１０】
鉄道車両１０は、インバータ（電力変換手段）１、制御装置（制御手段）２、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ，  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｍｏｔｏｒ）（同期モータ）３、車輪４、パンタグラフ５、フィルタリアクトル６、フィルタキャパシタ７、２つの電流検出器８ｕ，８ｗ、車両速度センサ（回転速度関連情報取得手段）９、及び伝送装置１１を備えている。
【００１１】
パンタグラフ５は、架線１２から集電する集電装置である。
【００１２】
フィルタリアクトル６及びフィルタキャパシタ７は、フィルタ回路を構成する素子である。フィルタ回路は、インバータ１により重畳される高調波を抑制する。
【００１３】
インバータ１の直流側の正極端子は、フィルタリアクトル６を介してパンタグラフ５に接続されている。インバータ１の直流側の負極端子は、車輪４を介してレールに接地される。インバータ１の直流側には、フィルタキャパシタ７が並列に接続されている。インバータ１の交流側には、永久磁石同期電動機３が接続されている。
【００１４】
インバータ１は、制御装置２から出力されるゲート指令Ｇｔに応じて、内蔵されている主回路のスイッチング素子のＯＮとＯＦＦを切替えることにより、交流電力と直流電力とを相互に変換する。具体的には、インバータ１は、パンタグラフ５により集電された電力を永久磁石同期電動機３を駆動するための電力に変換する。インバータ１は、永久磁石同期電動機３から供給される回生電力を架線１２に戻すための電力に変換する。
【００１５】
永久磁石同期電動機３は、鉄道車両１０を走行させるための動力源となる同期モータである。永久磁石同期電動機３は、各励磁相に流れる三相交流電流によって磁界が発生し、回転子との磁気的相互作用によりトルクを発生する。なお、永久磁石同期電動機３は、同期モータであれば、永久磁石を用いない形式のものでもよい。
【００１６】
２つの電流検出器８ｕ，８ｗは、永久磁石同期電動機３に流れる三相交流電流のうちＵ相及びＷ相の二相の電流値Ｉｕ，Ｉｗをそれぞれ検出する。なお、Ｖ相を検出するための電流検出器を設けてもよい。電流検出器８ｕ，８ｗは、検出した電流値Ｉｕ，Ｉｗを制御装置２に出力する。
【００１７】
車両速度センサ９は、車輪４に設置されている。車両速度センサ９は、車両速度ＶＴｃａｒを検出する。車両速度センサ９は、検出した車両速度ＶＴｃａｒを伝送装置１１に出力する。例えば、車両速度センサ９は、運転台に設置されている速度計やＡＴＯ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｒａｉｎ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）等の列車の運転又は制御に利用されるセンサである。
【００１８】
伝送装置１１は、車両速度センサ９により検出された車両速度ＶＴｃａｒを制御装置２に伝送する。例えば、伝送装置１１は、各種情報を各車両に伝送する装置である。
【００１９】
制御装置２は、初期速度推定器（初期回転速度演算手段）２１、電流制御部２２、逆γδ軸座標変換部２３、三角波ＰＷＭ制御部２４、回転位相角誤差推定部２５、γδ軸座標変換部２６、角速度推定部（回転速度演算手段）２７、及び回転位相角推定部（回転位相角演算手段）２８を備えている。
【００２０】
γδ軸座標変換部２６には、電流検出器８ｕ，８ｗによりそれぞれ検出された三相のうちＵ相及びＷ相の二相の電流値Ｉｕ，Ｉｗ及び回転位相角推定部２８により推定された回転位相角θｅｓｔが入力される。なお、三相全ての相の電流値を検出して、γδ軸座標変換部２６に出力してもよい。γδ軸座標変換部２６は、回転位相角θｅｓｔを用いて、三相固定座標の電流値Ｉｕ，Ｉｗをγδ軸回転座標のγδ軸電流値Ｉγ，Ｉδに変換する。制御装置２では、γδ軸電流値Ｉγ，Ｉδをインバータ１の電流応答値として用いる。γδ軸座標変換部２６は、変換したγδ軸電流値Ｉγ，Ｉδを回転位相角誤差推定部２５及び電流制御部２２に出力する。
【００２１】
ここで、ｄｑ軸座標は、ｄ軸とｑ軸からなる回転座標である。ｄ軸とは、回転子の磁石磁束方向の軸であり、磁気トルクに作用しない軸である。ｑ軸とは、回転子の磁石磁束方向と直交する軸（ｄ軸と直交する軸）であり、磁気トルクに作用する軸である。また、γδ軸回転座標のγ軸は、ｄ軸の推定軸である。δ軸は、γ軸に直交するｑ軸の推定軸である。
【００２２】
電流制御部２２には、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆ、γδ軸座標変換部２６により変換されたγδ軸電流値Ｉγ，Ｉδ、及び角速度推定部２７により推定された角速度ωｅｓｔが入力される。電流制御部２２は、γδ軸電流値Ｉγ，Ｉδがｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒｅｆ，Ｉｑｒｅｆに追従するように、γδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆを演算する。電流制御部２２は、演算したγδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆを逆γδ軸座標変換部２３及び回転位相角誤差推定部２５に出力する。
【００２３】
逆γδ軸座標変換部２３には、回転位相角推定部２８により推定された回転位相角θｅｓｔ及び電流制御部２２により演算されたγδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆが入力される。逆γδ軸座標変換部２３は、回転位相角θｅｓｔを用いて、γδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆを三相電圧指令値（変調率指令値）Ｖｖｒｅｆ，Ｖｕｒｅｆ，Ｖｗｒｅｆに変換する。逆γδ軸座標変換部２３は、演算した三相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ，Ｖｕｒｅｆ，Ｖｗｒｅｆを三角波ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御部２４に出力する。
【００２４】
三角波ＰＷＭ制御部２４は、三角波比較方式のＰＷＭ（パルス幅変調）制御により、ゲート指令Ｇｔを生成する。ゲート指令Ｇｔは、インバータ１の各相のスイッチング素子をＯＮ又はＯＦＦするための信号である。これにより、永久磁石同期電動機３の駆動が制御される。三角波ＰＷＭ制御部２４は、インバータ１の出力電圧が逆γδ軸座標変換部２３により演算された三相電圧指令値Ｖｖｒｅｆ，Ｖｕｒｅｆ，Ｖｗｒｅｆに従うように、ゲート指令Ｇｔを生成する。三角波ＰＷＭ制御部２４は、生成したゲート指令Ｇｔをインバータ１に出力する。
【００２５】
初期速度推定器２１には、車両速度センサ９により検出された車両速度ＶＴｃａｒが伝送装置１１を介して入力される。初期速度推定器２１は、次式により、惰行中の車両速度ＶＴｃａｒ［ｋｍ／ｈ］から初期回転速度ωｅｓｔ０［ｒａｄ／ｓ］を推定する。初期速度推定器２１は、演算した初期回転速度ωｅｓｔ０を角速度推定部２７に出力する。
【数１】
2013183532.tif 000003
【００２６】
ここで、ＷＤ：車輪径［ｍｍ］、ＧＲ：ギア比、Ｐ：モータ極数である。
【００２７】
一般的に、列車制御に利用される速度は、±１〜２［ｋｍ／ｈ］程度の精度である。この場合、推定される初期回転速度ωｅｓｔ０の誤差は５％以内になる。
【００２８】
回転位相角誤差推定部２５には、電流制御部２２により演算されたγδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆ、γδ軸座標変換部２６により演算されたγδ軸電流値Ｉγ，Ｉδ、及び角速度推定部２７により推定された回転子の角速度ωｅｓｔが入力される。回転位相角誤差推定部２５は、γδ軸電圧指令値Ｖγｒｅｆ，Ｖδｒｅｆ、γδ軸電流値Ｉγ，Ｉδ、及び角速度ωｅｓｔに基づいて、永久磁石同期電動機３の回転位相角とγδ軸回転座標系の位相差Δθｅｓｔを推定する。回転位相角誤差推定部２５は、推定した位相差Δθｅｓｔを角速度推定部２７に出力する。
【００２９】
なお、位相差Δθｅｓｔは、ｓｉｎΔθなどのように零近傍で位相差に相当するものであれば良い。例えば、回転子永久磁石磁束方向の推定軸から予め定めた角度だけずれた軸をγ軸とした場合におけるγ軸電圧とγ軸電圧推定値との偏差でもよいし、評価関数で表されたものでもよい。また、ここでは、回転座標系によって位相を推定しているが、固定座標系で推定しても良い。
【００３０】
角速度推定部２７には、回転位相角誤差推定部２５により推定された位相差Δθｅｓｔ及び初期速度推定器２１により推定された初期回転速度ωｅｓｔ０が入力される。角速度推定部２７は、初期値を初期回転速度ωｅｓｔ０とし、位相差Δθｅｓｔを入力として、ＰＩ（比例積分）制御をして、回転子の角速度（回転速度）ωｅｓｔを演算する。このように、角速度推定部２７は、初期回転速度ωｅｓｔ０を初期値として与えることで、角速度推定部２７による制御の収束を安定して早く収束させる。角速度推定部２７は、推定した角速度ωｅｓｔを電流制御部２２、回転位相角誤差推定部２５、及び回転位相角推定部２８に出力する。
【００３１】
回転位相角推定部２８は、角速度推定部２７により推定された角速度ωｅｓｔを積分して回転位相角θｅｓｔを推定する。回転位相角推定部２８は、推定した回転位相角θｅｓｔを逆γδ軸座標変換部２３及びγδ軸座標変換部２６に出力する。
【００３２】
本実施形態によれば、インバータ１及び永久磁石同期電動機３を惰行状態から起動する場合に、車両速度ＶＴｃａｒに基づいて初期回転速度ωｅｓｔ０を与えることで、角速度ωｅｓｔを安定して早く求めることができる。
【００３３】
一般的に、同期モータを惰行状態から再起動する場合、速度が分からないため、初期速度をゼロとして角速度を推定することになる。この場合、推定する制御（例えば、ＰＩ制御）の時定数で推定している角速度が収束する。しかし、角速度を位相誤差などの演算に用いる場合、収束前の角速度では、位相誤差の演算は正しく行われない。このため、同期モータの制御の収束が遅くなり、収束できないこともある。また、角速度を位相誤差などの演算に用いない場合であっても、角速度が収束するまでに同期モータの駆動が不安定になり、過電流又は過電圧による保護動作によりインバータ及び同期モータを起動できないこともある。
【００３４】
これに対して、制御装置２は、車両速度ＶＴｃａｒに基づいて初期回転速度ωｅｓｔ０を得ることで、推定する角速度を安定して早く収束させることができる。従って、インバータ１及び永久磁石同期電動機３を惰行状態から起動する場合であっても、制御装置２は、短時間でかつ安定性の高い起動をすることができる。
【００３５】
また、制御装置２は、制御対象の永久磁石同期電動機３に電圧センサを設けずに、角速度ωｅｓｔを推定することができる。これにより、永久磁石同期電動機３の制御系の機器のコストを低減することができる。
【００３６】
以上述べた実施形態のモータ制御装置によれば、車両速度から初期回転速度を推定することにより、惰行状態からの起動の応答性を高め、コストを低減したモータ制御装置および、モータ制御方法を有する制御装置を提供することが可能となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド自動車（ＨＥＶ）１０Ａに適用された制御装置２Ａの構成を示す構成図である。
【００３８】
ハイブリッド自動車１０Ａは、インバータ１Ａ、制御装置２Ａ、永久磁石同期電動機３、２つの電流検出器８ｕ，８ｗ、ギア１３、エンジン１４、エンジン回転数センサ（回転数検出手段）１５、及びバッテリ１６を備えている。永久磁石同期電動機３及び２つの電流検出器８ｕ，８ｗについては、第１の実施形態と同様である。
【００３９】
インバータ１Ａの直流側には、バッテリ（直流電源）１６が接続されている。インバータ１Ａは、バッテリ１６から供給される直流電力を交流電力に変換する。その他の点は、第１の実施形態に係るインバータ１と同様である。
【００４０】
エンジン１４は、永久磁石同期電動機３と共にハイブリッド自動車１０Ａを走行させるための動力源である。エンジン１４の回転軸は、ギア１３を介して永久磁石同期電動機３の回転軸と連結されている。なお、エンジン１４は、ギア１３を設けずに、永久磁石同期電動機３と直結させてもよい。
【００４１】
エンジン回転数センサ１５は、エンジン１４のエンジン回転数ωｅｎｇを検出する。エンジン回転数センサ１５は、検出したエンジン回転数ωｅｎｇを制御装置２Ａに出力する。エンジン回転数センサ１５は、運転手へのエンジン回転数表示のために設置されているタコメータ又はエンジン制御に利用されるセンサと兼用させてもよい。
【００４２】
制御装置２Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る制御装置２において、初期速度推定器２１を初期速度推定器２１Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
初期速度推定器２１Ａには、エンジン回転数センサ１５により検出されたエンジン回転数ωｅｎｇが入力される。初期速度推定器２１Ａは、次式により、惰行中のエンジン回転数ωｅｎｇ［ｒｐｍ］から初期回転速度ωｅｓｔ０［ｒａｄ／ｓ］を推定する。初期速度推定器２１Ａは、演算した初期回転速度ωｅｓｔ０を角速度推定部２７に出力する。
【数２】
2013183532.tif 000004
【００４４】
ここで、ＧＲ：ギア比、Ｐ：モータ極数である。
【００４５】
本実施形態によれば、制御装置２Ａは、エンジン回転数ωｅｎｇに基づいて初期回転速度ωｅｓｔ０を得ることで、推定する角速度を安定して早く収束させることができる。従って、インバータ１Ａ及び永久磁石同期電動機３を惰行状態から起動する場合であっても、制御装置２Ａは、短時間でかつ安定性の高い起動をすることができる。よって、本実施形態は、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る鉄道車両１０Ｂの構成を示す構成図である。
【００４７】
鉄道車両１０Ｂは、列車を編成する１つの車両である。鉄道車両１０Ｂは、１両編成の列車でもよい。
【００４８】
鉄道車両１０Ｂは、４つの永久磁石同期電動機３ａ（第２の同期モータ），３ｂ（第１の同期モータ），３ｃ，３ｄを備えている。また、鉄道車両１０Ｂは、それぞれの永久磁石同期電動機３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対応して、インバータ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、制御装置２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ、及び左右両側に車輪４を備えている。第１の永久磁石同期電動機３ａに対応する車輪４には、車両速度センサ９が設けられている。制御装置２Ｂａ〜２Ｂｄ間は、データを送受信する伝送路４１で接続されている。
【００４９】
インバータ１ａ〜１ｄ及び永久磁石同期電動機３ａ〜３ｄは、それぞれ第１の実施形態に係るインバータ１及び永久磁石同期電動機３と同様である。４つの制御装置２Ｂａ〜２Ｂｄは、それぞれインバータ１ａ〜１ｄ及び永久磁石同期電動機３ａ〜３ｄを制御する。
【００５０】
図４は、本実施形態に係る鉄道車両１０Ｂに適用された第１の制御装置２Ｂａの構成を示す構成図である。
【００５１】
第１の制御装置２Ｂａは、初期速度推定器２１により推定された初期回転速度ωｅｓｔ０を他の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄに伝送路４１を介して送信する。その他の点は、第１の制御装置２Ｂａは、第１の実施形態に係る制御装置２と同様である。
【００５２】
図５は、本実施形態に係る鉄道車両１０Ｂに適用された第２の制御装置２Ｂｂの構成を示す構成図である。なお、第３及び第４の制御装置２Ｂｃ，２Ｂｄは、第２の制御装置２Ｂｂと同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
第２の制御装置２Ｂｂは、図１に示す第１の実施形態に係る制御装置２において、初期速度推定器２１を取り除き、角速度推定部２７の代わりに角速度推定部２７Ｂｂを設けた構成である。角速度推定部（初期回転速度取得手段）２７Ｂｂは、第１の制御装置２Ｂａから送信される初期回転速度ωｅｓｔ０を受信して、角速度ωｅｓｔを推定する。その他の点は、第２の制御装置２Ｂｂは、第１の実施形態に係る制御装置２と同様である。
【００５４】
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００５５】
第１の制御装置２Ｂａは、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第２の制御装置２Ｂｂは、第１の制御装置２Ｂａから初期回転速度ωｅｓｔ０を受信することで、初期速度推定器２１を設けなくても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
なお、ここでは、第１〜第４の制御装置２Ｂａ〜２Ｂｄは、全て同一の鉄道車両１０Ｂに設けられた構成として説明したが、同一の列車の鉄道車両１０Ｂであれば、第１〜第４の制御装置２Ｂａ〜２Ｂｄは、複数の鉄道車両１０Ｂに分散して設けられていてもよい。これは、同一の列車に設けられた永久磁石同期電動機３であれば、どの永久磁石同期電動機３でも、ほぼ同じ回転速度と考えられるからである。
【００５７】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る鉄道車両１０Ｃの構成を示す構成図である。
【００５８】
鉄道車両１０Ｃは、図３に示す第３の実施形態に係る鉄道車両１０Ｂにおいて、車両速度センサ９の代わりに電圧センサ４２を設け、第１の制御装置２Ｂａの代わりに第１の制御装置２Ｃａを設けた構成である。その他の点は、第３の実施形態と同様である。
【００５９】
電圧センサ４２は、第１のインバータ１ａから出力されるＵＶ相間の電圧Ｖｕｖを検出する。電圧センサ４２は、検出したＵＶ相間の電圧Ｖｕｖを第１の制御装置２Ｃａに出力する。
【００６０】
図７は、本実施形態に係る鉄道車両に適用された第１の制御装置２Ｃａの構成を示す構成図である。
【００６１】
第１の制御装置２Ｃａは、図４に示す第３の実施形態に係る第１の制御装置２Ｂａにおいて、初期速度推定器２１を初期速度推定器２１Ｃに代えたものである。その他の点は、第１の制御装置２Ｃａは、第３の実施形態に係る制御装置２Ｂａと同様である。
【００６２】
初期速度推定器２１Ｃは、電圧センサ４２により検出されたＵＶ相間の電圧Ｖｕｖに基づいて、初期回転速度ωｅｓｔ０を推定する。その他の点は、初期速度推定器２１Ｃは、第３の実施形態に係る初期速度推定器２１と同様である。
【００６３】
第２から第４の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄに設けられた図５に示す角速度推定部２７Ｂｂは、第１の制御装置２Ｃａから出力された初期回転速度ωｅｓｔ０を受信する。その他の点は、第２から第４の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄは、第３の実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態によれば、第２から第４の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄは、第１の制御装置２Ｃａ初期回転速度ωｅｓｔ０を受信することで、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
即ち、第２から第４の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄの制御対象となる永久磁石同期電動機３ｂ〜３ｄとは異なる永久磁石同期電動機３ａの初期回転速度ωｅｓｔ０であっても、同一の鉄道車両１０Ｃを走行させる永久磁石同期電動機３ｂ〜３ｄであれば、回転速度がほぼ同じであると推測される。従って、第２から第４の制御装置２Ｂｂ〜２Ｂｄは、制御対象外の永久磁石同期電動機３ａの初期回転速度ωｅｓｔ０を、制御対象の永久磁石同期電動機３ｂ〜３ｄの初期回転速度ωｅｓｔ０として回転位相角θｅｓｔを推定することで、永久磁石同期電動機３ｂ〜３ｄの惰行状態からの起動を安定して短時間ですることができる。また、４つのうち３つの永久磁石同期電動機３ｂ〜３ｄには電圧センサ４２を設ける必要がないため、コストを低減することができる。
【００６６】
なお、第１から第３の実施形態において、初期回転速度ωｅｓｔ０を推定するために、車両速度ＶＴｃａｒ又はエンジン回転数ωｅｎｇを検出したが、これらの情報に限らない。永久磁石同期電動機３の回転速度に関連する情報を電圧センサを用いずに取得するのであればどのような情報でも良い。また、第４の実施形態において、第１の制御装置２Ｃａは、線間電圧Ｖｕｖに基づいて初期回転速度ωｅｓｔ０を推定したが、これに限らない。永久磁石同期電動機３の回転速度に関連する情報であればどのような情報でも良い。また、第１の制御装置２Ｃａは、永久磁石同期電動機３の回転速度を直接検出してもよい。
【００６７】
また、各実施形態では、鉄道車両又はハイブリッド自動車のいずれか１つの車両を用いて説明したが、各実施形態の制御をどちらの車両に適用してもよい。
【００６８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１…インバータ、２…制御装置、３…永久磁石同期電動機、４…車輪、５…パンタグラフ、６…フィルタリアクトル、７…フィルタキャパシタ、８ｕ，８ｗ…電流検出器、９…車両速度センサ、１０…鉄道車両、１１…伝送装置、１２…架線、２１…初期速度推定器、２２…電流制御部、２３…逆γδ軸座標変換部、２４…三角波ＰＷＭ制御部、２５…回転位相角誤差推定部、２６…γδ軸座標変換部、２７…角速度推定部、２８…回転位相角推定部。
【図１】
2013183532.tif 000005
【図２】
2013183532.tif 000006
【図３】
2013183532.tif 000007
【図４】
2013183532.tif 000008
【図５】
2013183532.tif 000009
【図６】
2013183532.tif 000010
【図７】
2013183532.tif 000011